一种卡片式超声波流量计的制作方法

本实用新型属于检测仪器技术领域，涉及到一种卡片式超声波流量计。

背景技术：

超声波在流动的流体中传播时就载上流体流速的信息，因此通过接收到的超声波就可以检测出流体的流速，从而换算成流量。根据检测的方式，可分为传播速度差法、多普勒法、波束偏移法、噪声法及相关法等不同类型的超声波流量计。目前，市场上的超声波流量计体积大、安装占用很大空间。

技术实现要素：

本实用新型设计了一种卡片式超声波流量计，解决了现有技术中超声波流量计体积大的问题。

本实用新型采用的技术方案是，一种卡片式超声波流量计，包括相互连接的探头和主机，还包括安装部和连接部，所述安装部的横截面为环形，所述连接部位于所述安装部的环形空间内，且所述连接部的一端设置在所述安装部的内壁，另一端转动设置有所述探头，

所述探头为一对，每个所述探头均包括有超声波发射换能器和超声波接收器。

所述主机内设置有与控制器连接的驱动电路，所述驱动电路的输出端连接所述超声波发射换能器；所述驱动电路包括光耦隔离电路和功率放大电路；

所述光耦隔离电路包括光电耦合器u1，所述光电耦合器u1的正输入端接3.3v电压源，所述光电耦合器u1的负输入端作为驱动电路的输入端，通过电阻r1与控制器的输出端连接，所述光电耦合器u1的正输出端连接功率放大电路，所述光电耦合器u1的正输出端还通过电阻r2与3.3v电压源连接，所述光电耦合器u1的负输出端接地。

所述功率放大电路包括三极管q1、三极管q2、功率场效应管q3和变压器u2；

所述三极管q1和三极管q2的基极均与光耦隔离电路的输出端连接；所述三极管q1的集电极连接12v电压源，所述三极管q2的集电极接地，所述三极管q1的发射极和所述三极管q2的发射极均连接所述功率场效应管q3的栅极；所述功率场效应管q3的漏极接地；

所述功率场效应管q3的源极与变压器u2初级线圈的一端连接，所述变压器u2初级线圈的另一端通过电阻r3连接12v电压源，所述变压器u2的次级线圈一端接地，所述变压器u2的次级线圈另一端作为功率放大电路的输出端连接所述超声波发射换能器。

所述变压器u2与所述电阻r3连接的一端还通过电容c1接地。

所述超声波接收器还通过接收处理电路与控制器连接，

所述接收处理电路包括依次连接的信号放大电路、带通滤波电路、信号调理电路；

所述信号放大电路的输入端连接所述超声波接收器的输出端，所述信号调理电路的输出端连接所述控制器的输入端；

所述信号放大电路包括放大器u3，所述放大器u3的同相输入端通过电容c2接地，所述放大器u3的反相输入端通过电阻r4连接所述超声波接收器的输出端；所述放大器u3的负输入端与所述放大器u3输出端之间连接电阻r5，所述放大器u3的输出端作为信号放大电路的输出端连接所述带通滤波电路。

所述带通滤波电路包括依次连接的电感l1、电阻r6、电阻r7、电感l2，所述电阻r6与所述电阻r7连接的一端还与电感l3的一端连接，所述电感l3的另一端接地，所述电感l3的两端并联电阻r8。

本实用新型的工作原理和有益效果是：

本实用新型采用传播速度差法进行流量测量，测量时两个探头的长度方向与安装部的轴向方向（同时也是液体流动方向）平行，两个探头内的超声波换能发射器和超声波接收器相对设置，分别用于测量通过流体顺逆两方向上传播速度之差，从而求液体的流量。

其中，探头转动设置在安装部的环形空间内，未在管道上安装时，转动探头，使探头的长度方向与安装部的径向平行，探头全部位于安装部的环形空间内，有利于减小本实用新型流量计的体积，便于携带；当需要在管道上安装时，转动探头，使探头的长度方向与安装部的轴向平行，然后将安装部的两个端面分别通过法兰与管道连接，实现本实用新型在管道上的可靠安装，此时，探头的长度方向与安装部的轴向平行，可以进行液体流量的测量。

下面结合附图对本实用新型进行详细说明。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图（非测量状态）；

图2是本实用新型结构示意图（测量状态）；

图3是本实用新型中光耦隔离电路原理图；

图4是本实用新型中功率放大电路原理图；

图5是本实用新型中信号放大电路原理图；

图6是本实用新型中带通滤波电路原理图；

附图中，1-主机，2-探头，3-安装部，4-连接部。

具体实施方式

参看说明书附图1-附图2，一种卡片式超声波流量计，包括相互连接的探头和主机，还包括安装部和连接部，所述安装部的横截面为环形，所述连接部位于所述安装部的环形空间内，且所述连接部的一端设置在所述安装部的内壁，另一端转动设置有所述探头，

所述探头为一对，每个所述探头均包括有超声波发射换能器和超声波接收器，超声波发射换能器用来发出超声波信号，超声波接收器用来接收发出的超声波信号。

本实施例中探头转动设置在安装部的环形空间内，未在管道上安装时，转动探头，使探头的长度方向与安装部的径向平行，探头全部位于安装部的环形空间内，有利于减小本实施例流量计的体积，便于携带；当需要在管道上安装时，转动探头，使探头的长度方向与安装部的轴向平行，然后将安装部的两个端面分别通过法兰与管道连接，实现本实施例在管道上的可靠安装，此时，探头的长度方向与安装部的轴向平行，可以进行液体流量的测量。

参看说明书附图3-图4所示，所述主机内设置有与控制器连接的驱动电路，所述驱动电路的输出端连接所述超声波发射换能器；控制器产生一个数字驱动信号，通过驱动电路处理输出的电脉冲信号，去激励超声波发射换能器，控制超声波发射换能器向外发出超声波信号；

所述驱动电路包括光耦隔离电路和功率放大电路；

参看说明书附图3所示，所述光耦隔离电路包括光电耦合器u1，所述光电耦合器u1的正输入端接3.3v电压源，所述光电耦合器u1的负输入端作为驱动电路的输入端，通过电阻r1与控制器的输出端连接，所述光电耦合器u1的正输出端连接功率放大电路，所述光电耦合器u1的正输出端还通过电阻r2与3.3v电压源连接，所述光电耦合器u1的负输出端接地。

光电耦合器u1起到了隔离电压的作用，同时保证可以输出电压的大小满足后级处理电路电压的输入条件，由控制器产生的交流信号需要先经光耦隔离后再进入后面的功率放大电路。

参看说明书附图4所示，所述功率放大电路包括三极管q1、三极管q2、功率场效应管q3和变压器u2；三极管q1是npn型三极管，三极管q2是pnp型三极管；

所述三极管q1和三极管q2的基极均与光耦隔离电路的输出端连接；所述三极管q1的集电极连接12v电压源，所述三极管q2的集电极接地，所述三极管q1的发射极和所述三极管q2的发射极均连接所述功率场效应管q3的栅极；所述功率场效应管q3的漏极接地；

所述功率场效应管q3的源极与变压器u2初级线圈的一端连接，所述变压器u2初级线圈的另一端通过电阻r3连接12v电压源，所述变压器u2的次级线圈一端接地，所述变压器u2的次级线圈另一端作为功率放大电路的输出端连接所述超声波发射换能器。

超声波传感器要把电能转变为超声波能量，必须对其提供足够频率的交流信号；三极管q1和三极管q2推挽连接，三极管q1负责正半周波形放大任务，三极管q2负责负半周波形放大任务，电路工作时，两个三极管只有一个导通，导通损耗小效率高；晶体场效应管q3导通，交流信号最后经过变压器u2进一步抬高电压更好的驱动超声波发射换能器发射超声波信号；

所述变压器u2与所述电阻r3连接的一端还通过电容c1接地；电容c1是滤波电容，提高信号质量。

所述超声波接收器还通过接收处理电路与控制器连接；超声波发射换能器发射的超声波信号，经过管壁和流体，衰减比较大，因此超声波接收器接收到的信号频率比较弱，超声波接收处理电路是将超声波接收器输出的小信号经充分放大滤波处理后得到足够大足够干净的有用信号，以便于后续的调理及控制。

所述接收处理电路包括依次连接的信号放大电路和带通滤波电路；

所述信号放大电路的输入端连接所述超声波接收器的输出端，所述信号调理电路的输出端连接所述控制器的输入端；

参看说明书附图5所示，所述信号放大电路包括放大器u3，所述放大器u3的同相输入端通过电容c2接地，所述放大器u3的反相输入端通过电阻r4连接所述超声波接收器的输出端；所述放大器u3的负输入端与所述放大器u3输出端之间连接电阻r5，所述放大器u3的输出端作为信号放大电路的输出端连接所述带通滤波电路。

参看说明书附图6所示，所述带通滤波电路包括依次连接的电感l1、电阻r6、电阻r7、电感l2，所述电阻r6与所述电阻r7连接的一端还与电感l3的一端连接，所述电感l3的另一端接地，所述电感l3的两端并联电阻r8；电感l3和电阻r8组成并联谐振，电感l1和电阻r6组成串联谐振，电感l2和电阻r7组成串联谐振，整个形成t型网络，实现了带通滤波功能。

超声波接收器接收的信号ai依次经信号放大电路放大、带通滤波电路滤波后，送入控制器，便于控制器对超声波接收器信号的准确读取，有利于提高检测精度。